آشنایی با سنسور ها

• مدیر
• کنترل - ابزار دقیق
• 1396-05-03
• 18 تیر 1402

سنسور (sensor)یعنی حس کننده,و از کلمه  sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند.سنسورها در انواع دستگاههای اندازه گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جملهPLC باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل  کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند .

سنسورهای بدون تماس :

سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می کند مثلا  نزدیک شدن یک قطعه وجود آنرا حسکرده و فعال می شوند. این عمل به نحوی که در شکل زیر نشان داده شده است می تواندباعث جذب یک رله، کنتاکتور و یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم میگردد.

کاربرد این سنسورها در صنعت :

۱- شمارش تولید : سنسورهای القائی، خازنی ونوری

۲- کنترل حرکت پارچه و … : سنسور نوری و خازنی

۳-تشخیص پارگی ورق : سنسورنوری

۴- کنترل سطح مخازن : سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح

۵- کنترل انحراف پارچه : سنسور نوری و خازنی

۶- اندازه گیری سرعت : سنسور القائی و خازنی

۷- کنترل تردد : سنسور نوری

۸-اندازه گیری فاصله قطعه : سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس:

سرعت سوئیچینگ(قطع و وصل)زیاد :

سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالائی برخوردارند، بطوریکه برخی از آنها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا  KHZ)25( کار می کنند.

طول عمر زیاد :

بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار  وجرقه های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند. قابل استفاده در محیطهای مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیطهای با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.

عدم نیاز به نیرو و فشار :

با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو وفشار نیازی نیست.

عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل :

به دلیل استفاده ازنیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise)ایجاد نمی شود.

انواع سنسورهای مجاورتی :

۱-سنسورهای نوری :

این نمونه سنسورها به دو صورت کار می کنند.یا دو  سنسور که به صورت ارسال و دریافت در مقابل هم هستند یا یک سنسور که قابلیت ارسال و دریافت امواج فروسرخ را دارد و در مقابل آن یک اینه قرار گرفته است.در صورتی که جسم امواج ارسالی را قطع کند نور به فتو ترانزیستور گیرنده نمی رسد وخاموش می شود و در نتیجه یک پالس به کنترلر ارسال می شود(سطح صفر).

نکته:دستگاههایی که با این سنسورها کار می کنند در صورت بروز خطا پاک بودن اینه ها وصحت ارسال و دریافت سنسورها راچک کنید.

۲-سنسورهای خازنی :

این سنسورها همانند خازنها کار می کند و در صورت حظور جسم در میدان آن ظرفیتش تعغیر می کند ویک سگنال به کنترلر ارسال می کند(سطح صفر).

نکته:سنسورهای خازنی قابلیت اشکار سازی حضور هرنوع جسمی را دارند(پلاستیک.چوب .فلز و..)

۳-سنسورهایالقایی :

این سنسورها همانند یک سلف کار میکنند واز خاصیت القایی آن جهت اشکار سازی حضور جسم استفاده می شود.میدان دارای یک دامنه وفرکانس معین است در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر می شود ویک سیگنال(سطح صفر)به کنترلر ارسال می شود.

نکته:سنسورهای القایی فقط اجسام رسانی مغناطیسی را حس می کنند.و قدرت اشکار سازی جسم آنها به اندازه دامنه میدان تولیدی(ولتاز تغذیه)بستگی دارد.

۴-سنسورهای التراسونیک :

این سنسور ها از امواج ما فوق صوت که در محدوده ۲۰تا ۵۰کیلو هرتز است اسفاه می کند.

کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج ها و اشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… است.

نحوه کار آن به این صورت است که با محاسبات سرعت موج و اختلاف زمان بین ارسال و دریافت فاصله را اندازه گیری می کنند.این سنسورها به صورت پالسی کار میکنند مثلا در هر ۲ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می کند.

۵- سنسورهای تشخیص کد رنگ :

تشخیص نوار رنگی کاغذ های بسته بندی

سنسورهای بیوالکتریکی Biosensors :

بیوسنسورها طی سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخهBiowar و … را شامل میشود.

توسعه بیوسنسورها از ۱۹۵۰ با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده ی آن گاهی الکترودکلارک نیز خوانده میشود. بعداً با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدنگلوکز کمک میکرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. بطور مشابه باپوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست درکنار الکترودی از جنس یونNH4++ بیو سنسوری ساخته شده که میتوانست میزان اوره درخون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسرمتفاوتی در بخش تبدیل سیگنال خویش استفاده میکردند. در نوع اول میزان قند خون بااندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری میشد (آمپرومتریک) در حالیکه درسنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده درالکترودهای سنسور صورت می پذیرPotentiometric.

ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یکCOBD یاChip-on-Board-Doctor فراهم میشود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیماً درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوزمصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمناً از میزان اثرات جانبی داروSide-Effect بطرزفاحشی کاسته شود، چرا که دارو مستقیماً به محل مورد نیاز در بدن ارسال می شود.

کاری که یک بیوسنسور انجام میدهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرندهReceptor و آشکارکنندهDetector است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین میشود. آنزیمها، آنتی بادیها، و لایه های لیپید (چربی) مثالهای خوبی برایReceptor هستند.

وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه)Analyte( به یکسیگنال الکتریکی است. کاملاً واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورتگرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدلها یا آشکارسازها) مورداستفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی میباشند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورتهای: آمپرومتریک، پتانشیومتریک، وامپدانسی صورت میپذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ایGlass Electrode، الکترود انتخابگر یونیIon-Selective، وترانزیستور اثرمیدان حساس یونیIon-sensitive FET یاISFET هستند.

بطورکلییک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی ایستاImmobilized نظیر یک دسته سلول، یکآنزیم، و یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستمبیولوژیکی باعث تغییر خواص محیط اطراف میشود. وسیله اندازه گیری که به این تغییراتحساس است، سیگنالی متناسب با میزان و یا نوع تغییرات تولید میکند. این سیگنال راسپس میتوان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاههای الکترونیکی تبدیل کرد.

مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاههای اندازه گیری موجود را میتوان بطورخلاصه بصورت زیر بیان کرد:

مولکولهای غیرقطبی زیادی در ارگانهای زنده شکلمیگیرند که به بیشتر سیستمهای موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورهامیتوانند این پاسخ را دریافت کنند.

مبنای کار آنها بر اساس سیستم بیولوژیکیایستاImmobilized تعبیه شده در خود آنهاست، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافتهاندارند.

کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیتهای متابولیسمی توسط این سنسورهایامکان پذیر است.

سنسور تشخیص حرکت بدن انسان PIR :

همانطورکه میدانید امروزه استفاده از سنسور های تشخیص حرکت رونق بسیار بالایی پیدا کرده ،هم در زمینه های امنیتی و حفاظتی و هم در مسائل صرفه جویی و بهینه سازی ، سنسور هایPIR یاPASSIVE INFRA REDسنسورهایی هستند که طول موجInfrared محیط اطراف رادریافت میکنند.

هر جسمی که دمایش بالاتر از صفر درجه مطلق باشد دارای تشعشعات Infrared یامادون قرمز میباشد . اما این موج دارای طول موج های مختلف برای درجه حرارتهای متفاوت است . کاری که این سنسور انجام میدهد در واقع دریافت این امواج در رنج بدن انسان و تشخیص آن میباشد . از این سنسور در دستگاه هایی که برای تشخیص حرکت بدن انسان حتی به صورت جزئی استفاده میشود و از نظر دقت و قابلیت اعتماد در سطح بالایی میباشد بدین وسیله شما یک آشکار ساز حرکت دارید که فقط به حرکات بدن انسان حساس است،

کاربرد این نوع سنسور :

در مسائل امنیتی ، مثل دزدگیرها مفید میباشد و در مسائل مربوط به بهینه سازی مصرف انرژی میتواند بسیار مفید واقع شود .

تعریف ترانسمیتر :

ترانسمیتر وسیله ای است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای کنترلرها و مدارهای الکترونیکی تبدیل می کند ، مثلأیک حلقه فیدبک سیگنالی در سطح میکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می کند و این سیگنال ضعیف می تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا۴ تا ۲۰ میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیترها عمومأ از قطعاتی مثلop-amp برای تقویت وخطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می کند . سنسورها و ملحقات آنها مثل ترانسدیوسرها را در گروه های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و آنها را براساس نوع انرژی قابل استفاده و روشهای تبدیل ، دسته بندی می کنند.

نمونه ای از ترانسمیتر دما

تعریف ترانسدیوسر :

یک ترانسدیوسر بنا به تعریف ، قطعه ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد ، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد ، سنسور فشار پارمتر را اندازه می گیرد ومقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می دهد ، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی ،تبدیل می کند .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است که درسمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ ، جریان و فرکانس را تغییر دهد ، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده وسپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد.

نمونه ای ار ترانسدیوسر فشار

برای درک این مطلب به تفاوتهای میان دو سنسور انداره گیر دما می پردازیم : ترموکوپل و درجه حرارت جیوه ای، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می دهند ، اما ترموکوپل در سمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می دهد ، در حالی که درجه حرارت جیوه ای خروجی خود رابه شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش نشان می دهد.

سنسورهای فشار :

فشار را به کمک دستگاههای فشارسنج اندازه می‌گیرند، عمده‌ترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نامگذاری شده است عبارتند از:

فشارسنج لولهU شکل

فشارسنج مکلئود

فشارسنج جیوه‌ای

فشارسنج ترموکوپل

فشارسنج صوتی

فشارسنج خازنی

فشارسنج گاز ایده‌ال

فشارسنج لولهU شکل

ساده ترین و معروفترین آنها فشار سنج لولهU شکل است که در آن مقداری جیوه  در لولهU شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط هوا که برابرp0 است و ماده داخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد می‌کند از طریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری می‌شود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را می‌توانیم بدستآوریم:P = P0 + ρg )h – h0

در رابطه اخیرP فشار وρ چگالی ماده وP0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وhارتفاع ستونمایع در فشار ماده می‌باشد.

فشارسنج جیوه‌ای ( Mercury Barometer )

این فشار سنج اساساً از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آنمسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوایبیرون ، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله می‌راند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخللوله ، دقیقاً معادل نیروی ناشی از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا می‌رود وسپس در حالت تبادل و سکون باقی می‌ماند. با تغییر فشار هوا ، سطح جیوه در داخل لولهنیز بالا و پایین خواهد رفت. در شرایط نرمال جیوه به اندازه ۹۲/۲۹ اینچ یا ۷۶۰میلیمتر در لوله بالا می‌آید که فشاری معادل ۱۵/۱۰۱۳ میلی بار است. جیوه در داخللوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار،باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.

فشارسنج فلزی ( Aneroid )

فشارسنج فلزی وسیله‌ای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانه‌ای بدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط می‌شود. با یک سیستم نسبتاً پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و به یک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت می‌کند، منتقل می‌شود. یک شاخص متحرک که می‌تواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشار را نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.

فشار نگار ( Barograph )

فشار نگار مشابه فشارسنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار درمحفظه بدون هوا ، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانه چرخان پیچیده شده است خط پیوسته‌ای را رسم می‌کند. محور عمودی این صفحه بر حسب واحدفشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولاً برای هر دو ساعت یک خطوجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یکدهم میلی بار اندازه گیری نمایند، این دستگاهها میکرو باروگراف نامیده شده‌اند.

سنسورها در ربات :

سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی،مجاورتی، بینایی و صوتی به‌کار می‌روند. عملکرد سنسورها بدین‌گونه است که با توجهبه تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند،

سطوح ولتاژی ناچیزی را درپاسخ ایجاد می‌کنند، که با پردازش این سیگنال‌های الکتریکی می‌توان اطلاعات دریافتیرا تفسیر کرده و برای تصمیم‌گیری‌های بعدی از آن‌ها استفاده نمود.

سنسورهارا می‌توان از دیدگاه‌های مختلف به دسته‌های متفاوتی تقسیم کرد که در ذیل می‌آید :

.سنسور محیطی :

این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطرافربات، دریافت می‌نمایند

.سنسور بازخورد :

این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، ازجمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آن‌ها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت می‌نمایند.

سنسور فعال :

این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آن‌ها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت می‌شود.

.سنسور غیرفعال :

این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار می‌کنند، به‌ ‌همین دلیل ارزان‌تر، ساده‌تر و دارای کارایی کمتر هستند.

سنسورها از لحاظ فاصله‌ای که با هدف مورد نظر باید داشته باشندبه سه قسمت تقسیم می‌شوند:

•سنسور تماسی:

این نوع سنسورها در اتصالات مختلفمحرک‌ها مخصوصا در عوامل نهایی یافت می‌شوند و به دو بخش قابل تفکیک‌اند.

i.سنسورهای تشخیص تماس

ii.سنسورهای نیرو-فشار

دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد :

۱٫حس کردن استاتیک :

در این روش محرک‌ها ثابت‌اند و حرکت‌هایی که صورت می‌گیرد بدون مراجعه لحظه‌ای به سنسورها صورت می‌گیرد.به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده می‌شود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت می‌گیرد.

۲٫حس کردن حلقه بسته :

در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل می‌شوند. اغلب سنسورها در سیستم‌های بینا این‌گونه‌اند.

حال از لحاظ کاربردی با نمونه‌هایی از انواع سنسورها درربات آشنا می‌شویم:

I – سنسورهای بدنه ( Body Sensors ) :

این سنسورها اطلاعاتی رادرباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم می‌کنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیت‌هایی که در سوییچ‌ها حاصل می‌شود، به دست می‌آیند. با دریافت وپردازش اطلاعات بدست آمده ربات می‌تواند از شیب حرکت خود و این‌که به کدام سمت درحال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکس‌العملی متناسب با ورودی دریافت شده از خودبروز می‌دهد.

II – سنسور جهت‌یاب مغناطیسی ( Direction Magnetic Field Sensor ) :

با بهره‌گیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطب‌نمایالکترونیکی هم ساخته شده است که می‌تواند اطلاعاتی را درباره جهت‌های مغناطیسیفراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک می‌کند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شدهو برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصم‌گیری کند. این سنسورها دارای چهار خروجیمی‌باشند که هرکدام مبین یکی از جهت‌ها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیزمی‌توان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکان‌پذیر ساخت.

III – سنسورهای فشار وتماس( Touch and Pressure Sensors ) :

شبیه‌ سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظرمی‌رسد. اما سنسورهای ساده‌ای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرارمی‌گیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیل‌ها دردست‌اندازها استفاده می‌شود. این سنسورها در دست‌ها و بازوهای ربات‌ هم به منظورهایمختلفی استفاده می‌شوند. مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عاملنهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به ربات‌ها برای اعمال نیروی کافی برای بلندکردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک می‌کند. با توجه بهاین توضیحات می‌توان عملکرد آن‌ها را به چهار دسته زیر تقسیم کرد: ۱- رسیدن به هدف،۲- جلوگیری از برخورد، ۳- تشخیص یک شی.

IV – سنسورهای گرمایی ( Heat Sensors ):

یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المان‌های مقاومتی پسیوی هستند که مقاومتشان متناسب با دمایشان تغییر می‌کند. بسته به اینکه در اثرگرما مقاومتشان افزایش یا کاهش می‌یابد، برای آن‌ها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یامنفی را تعریف می‌کنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپل‌ها هستند که آن‌هانیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید می‌کنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطه‌ایکه باید دمایش اندازه‌گیری شود، قرار می‌دهند

V – سنسورهای بویایی ( Smell Sensors ) :

تا همین اواخر سنسوری که بتواند مشابه حس بویایی انسان عمل کند، وجودنداشت. آنچه که موجود بود یک‌سری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیه‌ای مجزا، با ولتاژ ۵+ ولت تغذیه می‌شود، درکنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخ‌گویی سنسوربه محرک‌های محیطی فراهم می‌شود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت می‌کنند و پس ازآن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفاده‌های بعدی به کار می‌‌برند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل می‌کنند و سپس پاسخ‌های دریافتی از آن‌ها به شبکه‌ عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت می‌گیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آن‌ها نمی‌توانند یک بو یاعطر را به طور مطلق انداره‌ بگیرند. بلکه با اندازه‌گیری اختلاف بین آن‌ها به تشخیص بو می‌پردازند.

نمونه ای از کار برد:

آلمانی ها توانسته اند با ساخت سنسور بویایی ویژه ای بیماری های قلبی را تا ۹۰% کشف کنند. چنین اعلام شده که این حسگر می تواند انواعی از نارسایی قلبی را بر اساس بوها تشخیص دهد.

VI – سنسورهای موقعیت مفاصل :

رایج‌ترین نوع این سنسورهاکدگشاها(Encoders) هستند که هم از قدرت بالای تبادل اطلاعات با کامپیوتربرخوردارند و هم اینکه ساده، دقیق، مورد اعتماد و نویز ناپذیرند. این دسته انکدرهارا به دو دسته می‌توان تقسیم کرد:

i.انکدرهای مطلق :

در این کدگشا ها موقعیتبه کد باینری یا کد خاکستریBCD Binary Codded Decibleتبدیل می‌شود. این انکدرها بهعلت سنگینی و گران‌قیمت بودن و اینکه سیگنال‌های زیادی را برای ارسال اطلاعات نیازدارند، کاربرد وسیعی ندارند. همانطور که می‌دانیم به‌کار گیری تعداد زیادی سیگنالدرصد خطای کار را افزایش می‌دهد و این اصلا مطلوب نیست. پس از این انکدرها فقط درمواردی که مطلق بودن مکان‌ها برای ما خیلی مهم است و مشکلی هم از احاظ بار فابلتحمل ربات متوجه ما نباشد، استفاده می‌شود.

ii.انکدرهای افزاینده :

اینکدگشا ها دارای قطار پالس و یک پالس مرجع که برای کالیبره کردن بکار می‌رود هستند،از روی شمارش قطارهای پالس نسبت به نقطه مرجع به موقعیت مورد نظر دست می‌یابند. ازروی فرکانس (عرض پالس‌ها) می‌توان به سرعت چرخش و از روی محاسبه تغییرات فرکانس درواحد زمان (تغییرات عرض پالس) به شتاب حرکت دوارنی پی برد. حتی می‌توان جهت چرخش رانیز فهمید. فرض کنید سیگنال‌هایA وB وC سه سیگنالی باشند که از کدگشا بهکنترل‌کننده ارسال می‌شود. B سیگنالی است که با یک چهارم پریود تاخیر نسبت بهA. ازروی اختلاف فاز بین این دو می‌توان به جهت چرخش پی برد.

سنسور مادون قرمز بدون حساسیت به نور محیط

این یک سنسور مادون قرمز که نسبت به نور روزحساسیت نداره و با استفاده از یکPLL کار می کنه!

و اما چه جوری کار می کنه این از یهIC استفاده میکنه که دارای یه اوسیلاتور که روی فرکانسKHz 4.5 تنظیم شده این فرکانس توسط یه فرستنده مادون قرمز فرستاده می شه و توسط گیرنده مربوطه گرفته شده و ولتاژDC اون حذف می شه (که معمولا این ولتاژ متناسب با نور های محیطه) بعدتوسط یهPhase Detector با فاز فرستنده مقایسه می شه و اگر برابر بود خروجی صفر میشه وجود یکPLL در مدار باعث می شه که حساسیت مدار به نور های پراکنده جلوگیری میکنه البته برای تنظیم حساسیت می تونین از پتانسیومتر مدار استفاده کنین

ازاین مدار می تونین هم برای تشخیص وجود یک مانع استفاده کنین و هم برای تشخیص رنگسیاه از سفید. فرستنده و گیرنده مدار رو می تونین رو بروی هم قرار بدین که با اینکار اگر مانعی در بین این دو باشه تشخیص داد می شه و هم می تونین هر دو رو کنار همقرار بدین البته باید مراقب باشین که نور فرستنده در این حالت مستقیم به گیرندهنرسه و فقط انعکاس اون رو گیرنده در یافت کنه با این کار اگه مانعی رو نزدیک این دوقرار بدین تشخیص داده می شه این فاصله حدود ۲cm که بستگی به رنگ جسم و جنس فرستندهو گیرنده دارد البته می توان آن را با پتانسیومتر مدار کمتر کرد با همین روش میتونین رنگ سیاه رو از سفید تشخیص بدین البته تنظیم پتانسیومتر یادتون نره

حسن این مدار اینه که با کم و زیاد شدن نور تنظیماتتون بهم نمی خوره دیگهبعداز یک ساعت تنظیم بعد که وارد محیط مسابقه شدین که نور دیگه ای داره همه چیز بهمنمی خوره.

حسگرهای مافوق صوت ( Ultrasonic ) :

یکی از مسائل مطرح در رباتیک ایجاددرک نسبت به محیط خارجی برای جلوگیری از برخورد نامطلوب به اشیاء موجود در محیطحرکت است.

از سوی دیگر ممکن است نیاز داشته باشیم که ربات بتواند درکی ازفاصله ها بدون تماس فیزیکی داشته باشد. برای این منظور از سنسورهای مافوق صوت یاUltrasonic استفاده می کنند.فرکانسهای این محدوده را می توان بین ۴۰ کیلو هرتز تاچندین مگا هرتز در نظر گرفت.امواجی با این فرکانسها کاربردهایی چون سنجش میزانفاصله،سنجش میزان عمق یک مخزن و ….را دارند.

جهت استفاده از این امواج یکسری سنسورهای مخصوص طراحی شده که می توان این سنسورها را به دو دسته صنعتی و غیرصنعتی تقسیم بندی کرد.سنسورهای غیر صنعتی در فرکانسهایی در حدود ۴۰ کیلو هرتز کارمی کنند و در بازار با قیمتهای پایین در دسترس هستند. در این سنسورها دقت کار بالانبوده و فقط در حد تشخیص یک فاصله یا عمق یک مایع می توان از آنها استفاده کرد.امابلعکس در سنسورهای صنعتی که در فرکانسهای در حد مگا هرتز کار می کنند و به دلیل همین فرکانس بالا ما دقت زیادی را خواهیم داشت

مکانیزم کلی کار این سنسورها، فرستادن یک بیم و دریافت انعکاس آن و متعاقبا محاسبه زمان رفت و برگشت است. بدینترتیب می توان فواصل را نیز براحتی با در نظر گرفتن سرعت صوت در دما و فشار محیط ،محاسبه کرد به همین دلیل این سنسور به صورت دوpack مجزای گیرنده و فرستنده موجودمی باشد.

نگاهی سریع به سنسورهای رایج

SHT11 سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال

SHT75 سنسور رطوبت با خروجی دیجیتال

Rhu-207 سنسور رطوبت با خروجی مقاومتی

HS1101 سنسور رطوبتبا خروجی خازنی

۳۶۱۰ سنسور رطوبت با خروجی ولتاژdc

Smt160 سنسوردما با خروجی دیجیتال

LM35 سنسور دما با خروجی آنالوگ

Gs209 سنسورتشخیص فلزات

Tgs4161 سنسور تشخیص دی اکسید کربن

MQ-4 سنسور گازمتان

Ss1118 سنسور اکسیژن

Ke-25 سنسور اکسیژن

GR500 سنسور وزن

MQ-9 سنسور گاز مونوکسید کربن

MQ-2 سنسور تشخیص دود

MQ-5 سنسور گاز

Pir –dz035 سنسور تشخیص انسان

L298 درایور

Uln2003 درایور

Msk4225 درایور

۲۷xx حافظهprom

۲۸xx حافظهeeprom

Cmps03 قطب نما

Tsl2550t سنسور تجزیهنور

Gp2s04 سنسور تشخیس سیاه و سفید

Tsl230 تشخیص رنگ

LHI648 سنسور حرارتی حساس به بدن

O2A سنسور رطوبت و دما در یک پکخروجی دیجیتال

S2H سنسور رطوبت مقاومتی

HAS 400-S سنسور اندازهگیری جریان

LHI 944 سنسورتشخیص حرکت (انسان و حیوان)

سنسورهای تشخیص اثر انگشت:

در حال حاضر سنسورها به روشهای نوری، نیم هادی ، خازنی و LE ساخته می شوند.

سنسورهای نوری :

این دسته از سنسورها تصویر اثر انگشت را از طریق فشار دادن سر انگشتان بر روی لنز و منبع نوری ثبت می نمایند. صفحه این سنسورها از الماس صنعتی (LANTAN ) ساخته شده است.

سنسورهای اثر انگشت نیمه هادی :

در این سنسورها ، تصاویر اثر انگشت با تغییر در بار الکتریکی با توجه به فشار و ضربه حرارتی از انگشت به سنسور و یا با استفاده از میدان مغناطیسی یا امواج مافوق صوت برای تبدیل سیگنال به تصاویر بدست می آید.
در این سنسورها صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.

– سنسورهای اثر انگشت LE :

تصاویر با استفاده از مواد شیمیایی که نور را هنگام لمس انگشت روی آنها منتشر می کنند، بدست می آید.

* در این نوع سنسور نیز صفحه نمایش از یک فیلم نازک ساخته می شود.